2019-10-19  |  鐘銘聊科學(xué) （轉(zhuǎn)）

首先，我們生活在太陽(yáng)系內(nèi)的地球上，而地球在宇宙中其實(shí)是可以忽略不計(jì)的存在。宇宙是十分空曠的，就拿地球系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，地球和月球的平均距離是38萬(wàn)公里，而地球的半徑僅僅6000多公里，這是差了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。（下圖就是探測(cè)器拍下來(lái)的照片，是真實(shí)比例的，從圖中我們能看出相比于地球和月球的尺寸，它們的距離要明顯大得多得多。）時(shí)空的“囚徒”

其實(shí)人類(lèi)確實(shí)是生活在“牢籠”當(dāng)中，這一點(diǎn)是基于目前人類(lèi)對(duì)于宇宙的認(rèn)知。為什么這么說(shuō)呢？我們可以來(lái)簡(jiǎn)單地拆解一下。

同樣的，太陽(yáng)是整個(gè)太陽(yáng)系的中心，但是太陽(yáng)相對(duì)于整個(gè)太陽(yáng)系而言是十分渺小的存在。如果把太陽(yáng)的半徑放大250倍，這也就大致達(dá)到地球軌道的附近。也就是說(shuō)，日地距離其實(shí)和太陽(yáng)自身尺寸相比，相差了3個(gè)數(shù)量級(jí)，更不要說(shuō)和地球相比了。

而太陽(yáng)系呢？我們都知道是在銀河系當(dāng)中，但銀河系類(lèi)似于太陽(yáng)這樣的恒星就達(dá)到了1500億~4000億顆，太陽(yáng)在銀河系中簡(jiǎn)直就是微乎其微的存在。

而銀河系真的算大么？其實(shí)也不算，銀河系是在本星系群當(dāng)中，是本星系團(tuán)中第二大的星系，第一大的是仙女座星系，兩者可能在30億年后發(fā)生合并，合并其實(shí)是星系之間的常態(tài)。本星系群當(dāng)中類(lèi)似于銀河系這樣的星系有幾十個(gè)。

本星系群又只是在室女座超星系團(tuán)的一員，而且還是室女座超星系團(tuán)當(dāng)中個(gè)頭很小的一員，室女座超星系團(tuán)當(dāng)中有許許多多類(lèi)似于本星系群這樣的宇宙結(jié)構(gòu)。

室女座超星系團(tuán)也并不是大，它的直徑大概有1.1億光年，而可觀測(cè)宇宙的直徑有930億光年。在可觀測(cè)宇宙中，室女座超星系團(tuán)幾乎是微不足道的，類(lèi)似的宇宙結(jié)構(gòu)多到數(shù)不勝數(shù)。

而可觀測(cè)宇宙只是宇宙的一部分而已。由于我們觀測(cè)一般是通過(guò)電磁波的方式，因此，可觀測(cè)宇宙的半徑其實(shí)意思是，從宇宙138億年前宇宙大爆炸開(kāi)始，光所能傳播得最遠(yuǎn)距離。也就是說(shuō)，理論上我們能夠接收到如今距離我們465億光年外的天體發(fā)出的光。（這里說(shuō)“光”其實(shí)并不準(zhǔn)確，而應(yīng)該是引力波。光其實(shí)是461億光年，這是因?yàn)橛钪?8萬(wàn)歲時(shí)，光才開(kāi)始傳播。）之所以看到的尺度不是138億光年，是因?yàn)橛钪娌⒉皇庆o止不動(dòng)的，而是在膨脹，加上膨脹效應(yīng)才達(dá)到了465億光年。（目前我們接收到的最遠(yuǎn)的天體的光大概是320億光年外的天體發(fā)出的光）

也就是說(shuō)，宇宙中大多數(shù)位置的天體發(fā)出來(lái)的光，我們至今還沒(méi)有辦法看得到。根據(jù)普朗克衛(wèi)星的最新觀測(cè)數(shù)據(jù)，我們知道，宇宙在大尺度上（10^8光年）不彎曲的，是平坦的，這就意味著宇宙是無(wú)限大。（也就是下圖中第二種情況）

因此，從時(shí)空尺度上看，人類(lèi)絕對(duì)就是一個(gè)被困在可觀測(cè)宇宙內(nèi)的囚徒，而人類(lèi)生活的地球，乃至太陽(yáng)系，銀河系，在宇宙這個(gè)大尺度下都是可以忽略不計(jì)的存在。但這還僅僅是從時(shí)空尺度上來(lái)看。如果我們從物質(zhì)的角度來(lái)看，人類(lèi)同樣如同囚徒一樣。為什么這么說(shuō)？

物質(zhì)的“囚徒”

我們都知道，宇宙中充滿(mǎn)了各種物質(zhì)，目前我們已經(jīng)探明的被我們稱(chēng)為已知物質(zhì)。但其實(shí)它并不是宇宙的全部。要知道物質(zhì)之間是有引力的。

如果宇宙是一個(gè)物質(zhì)主導(dǎo)的宇宙，那最終的結(jié)果一定是在引力的作用下向中心點(diǎn)收縮?？墒聦?shí)上，并沒(méi)有，所以牛頓曾經(jīng)也特別困惑。隨著研究的深入，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，星系周?chē)暮阈桥艿糜绕涞目欤@說(shuō)明還存在額外的引力是我們沒(méi)有探明的。比如：理論上太陽(yáng)應(yīng)該繞銀心的運(yùn)動(dòng)速度是160km/s，可實(shí)際觀測(cè)卻是240km/s。這樣的情況大量出現(xiàn)各類(lèi)星系中，只有極個(gè)別的星系沒(méi)有這樣的情況。

于是，隨著觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，我們所探明的已知物質(zhì)其實(shí)只是宇宙中總物質(zhì)量的極小的一部分，連5%還不到。剩余的呢？是暗物質(zhì)和暗能量。

其中暗物質(zhì)也是提供引力的，是已知物質(zhì)5倍還要多，暗能量是提供和引力正好相反的作用，也就是提供使得宇宙膨脹的斥力，它占據(jù)了宇宙總量的68.3%。而暗物質(zhì)和暗能量，人類(lèi)都無(wú)法觀測(cè)到，這也是目前天文學(xué)家研究的前沿領(lǐng)域。也就是說(shuō)，從物質(zhì)的角度來(lái)看，人類(lèi)也僅僅能看到宇宙的5%，毫無(wú)疑問(wèn)就如同囚徒一樣。

以上我們也僅僅是從兩個(gè)不同的角度來(lái)看，其實(shí)，當(dāng)我們知道的越多的時(shí)候，我們也會(huì)發(fā)現(xiàn)我們不知道的越多，也就是說(shuō)，人類(lèi)至始至終都是“認(rèn)知”上的囚徒，永遠(yuǎn)掙脫不了，因此，相對(duì)于宇宙而言，人類(lèi)是極其渺小的存在。